摘要：文章主要分析了普通臥式車(chē)床和簡(jiǎn)易臥式數控車(chē)床加工轉向節桿部及法蘭端面工藝方法不足，提出了采用專(zhuān)用立式數控車(chē)加工轉向節桿部和大端面的工藝方案。給出了轉向節專(zhuān)用立式數控車(chē)床總體結構、機床的工作循環(huán)及機床主要技術(shù)參數；并對轉向節專(zhuān)用立式數控車(chē)床關(guān)鍵部件主軸箱、進(jìn)給系統及轉向節工裝夾具等進(jìn)行了設計。該機床使用結果表明，有效保證了轉向節桿部和大端面與兩頂尖孔的位置精度，同時(shí)有效降低裝卸工件的勞動(dòng)強度。

　　關(guān)鍵詞：數控車(chē)床；設計；進(jìn)給系統

　　汽車(chē)轉向節是汽車(chē)上應力最集中、形狀最復雜的零件之一，需要具有良好的機械性能。它的加工質(zhì)量直接影響到汽車(chē)的操作性和安全性。隨著(zhù)汽車(chē)數量的迅猛增加，轉向節的需求也隨之上升，因此提高生產(chǎn)效率是至關(guān)重要的。但由于其結構的復雜性，給機械加工帶來(lái)一定難度，特別是轉向節桿部及法蘭端面的加工，尺寸精度和位置精度很難保證。傳統的轉向節桿部及法蘭端面的加工采用普通臥式車(chē)床或簡(jiǎn)易臥式數控車(chē)床，設計簡(jiǎn)易車(chē)具，利用尾座頂尖將轉向節夾持在車(chē)具和尾座頂尖之間，車(chē)具撥動(dòng)轉向節旋轉進(jìn)行加工。此種加工工藝方法的不足：工件裝夾困難；車(chē)具無(wú)配重，轉速提高受限；加工效率低。鑒于上述對傳統轉向節生產(chǎn)工藝的分析，為了解決傳統加工轉向節桿部及法蘭端面生產(chǎn)工藝的不足，我們開(kāi)發(fā)設計了一種新的加工轉向節桿部的專(zhuān)用立式數控車(chē)床。該設備具有同規格立式數控車(chē)床的工藝性能，同時(shí)具備加工轉向節的高效性，同時(shí)減輕了工人裝夾工件的勞動(dòng)強度，是一種一舉兩得的理想設備。

　　1 轉向節專(zhuān)用立式數控車(chē)床工藝方案分析

　　1.1 整體式轉向節工藝特性

　　形狀如羊角，結構復雜；毛坯為鍛件，加工余量大，特別是法蘭盤(pán)根部圓弧部分；工件偏重，轉動(dòng)慣量大；定位夾緊困難。

　　1.2 機床方案

　　根據轉向節工藝特性和定位夾緊要求，該機床采用主軸偏置的立式數控車(chē)床結構，在傳統立式數控車(chē)床的基礎上，增設尾座頂尖部件，并設計專(zhuān)用車(chē)具，形成高效加工轉向節的新型機床，同時(shí)仍具備通用數控立車(chē)的功能。電氣控制系統為日本FANUC-0i-Mate數控系統。液壓系統為符合ISO標準的疊加閥結構。

　　1.3 機床的工作循環(huán)

　　安裝工件—定位夾緊—數控滑臺快移—X、Z軸聯(lián)動(dòng)，同時(shí)主軸旋轉—完成外圓加工—數控滑臺快退至原位—伺服刀架換刀—數控滑臺快移—X、Z軸聯(lián)動(dòng)，完成工件外圓各槽的加工—數控滑臺快退至原位—伺服刀架換刀—數控滑臺快移—X、Z軸聯(lián)動(dòng)，完成工件各螺紋的加工—數控滑臺退至原位—松卡—卸下工件—進(jìn)入下一循環(huán)。

　　2 轉向節專(zhuān)用立式數控車(chē)床部件設計

　　2.1 主軸箱設計

　　2.1.1 主軸箱結構設計

　　本機床為立式結構，主軸箱就是傳統意義上的床身 ，其作用一是安裝主軸及其傳動(dòng)系統，二是支撐立柱即在其上安裝的縱橫滑板和電動(dòng)刀架。因此要求主軸箱具有據夠的剛性，結構必須合理，長(cháng)期使用不變形。

　　2.1.2 主軸箱傳動(dòng)系統

　　傳動(dòng)比確定：機床主要加工轉向節，兼顧通用數控立車(chē)功能，傳動(dòng)比為1：10，最低轉速為63轉“分鐘，最高轉速為1000轉”分鐘；轉動(dòng)路線(xiàn)確定：傳動(dòng)路線(xiàn)采用伺服電機通過(guò)行星減速箱、皮帶輪驅動(dòng)主軸單元使主軸旋轉；主軸單元結構：采用主軸單元結構目的是方便制造、安裝、維修。選用主軸單元結構要適合加工轉向節特殊件的需要。選用主軸單元結構要適應加工轉向節特殊件的需要，第一滿(mǎn)足剛性要求，旋轉精度的長(cháng)久穩定性；第二要有夾緊油缸及分油裝置；第三動(dòng)力卡盤(pán)和專(zhuān)用車(chē)具可快速切換，實(shí)現通用立式數控車(chē)床功能和專(zhuān)用轉向節數控加工的切換。據此，選用的主軸單元為標準50規格的車(chē)主軸支撐形式，具有高剛性、高精度的特點(diǎn)。

　　2.2 進(jìn)給系統設計

　　2.2.1 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統設計

　　縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統主要有縱向滑板和縱向滾珠絲杠傳動(dòng)副組成。其縱向滑板安裝在立柱的縱向滾動(dòng)導軌上，它可以沿立柱導軌做縱向運動(dòng)。導軌采用重載型滾珠滾動(dòng)導軌，導軌承載能力大，剛性強�？v向伺服電機經(jīng)聯(lián)軸直接驅動(dòng)滾珠絲杠螺母副，帶動(dòng)縱向滑板沿立柱導軌運動(dòng)。

　　2.2.2 橫向進(jìn)給系統設計

　　橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統主要由橫向滑板和橫向滾珠絲杠傳動(dòng)副組成。其橫向滑板安裝在縱向護板的橫向滾動(dòng)導軌上，它可沿著(zhù)縱向滑板向滑板橫向導軌做橫向運動(dòng)。導軌采用重載型滾珠滾動(dòng)導軌，導軌承載能力大，剛性強。橫向伺服電機經(jīng)聯(lián)軸器直接驅動(dòng)滾珠絲杠螺母副，帶動(dòng)橫向滑板沿縱向滑板橫向導軌運動(dòng)。

　　2.3 轉向節工裝夾具設計

　　2.3.1 頂尖部件設計

　　頂尖是機床的重要定位機構，其功用：定位功能、回轉功能、夾緊功能，其動(dòng)作：安裝工件時(shí)，頂尖部件處于上部，當工件在專(zhuān)用車(chē)具的正確位置上時(shí)，頂尖在油缸的作用下向下移動(dòng)，使上頂尖頂緊工件桿部上頂尖孔，完成工件的定位夾緊。主軸旋轉時(shí)頂尖也隨著(zhù)旋轉，實(shí)現機床的主運動(dòng)。設計此部件首先確定夾緊力，設計驅動(dòng)油缸的規格，確保夾緊可靠；轉向節是不平衡件，頂尖主軸及頂尖要有足夠的剛性，以保證回轉精度的長(cháng)久穩定性。

　　2.3.2轉向節車(chē)具設計

　　轉向節是異形件，非常的不平衡，其車(chē)具設計有一定難度，第一是定位采用頂尖孔，其剛性不好，需要上下頂尖定位夾緊，下頂尖固定在主軸上，上頂尖單獨設計移動(dòng)部件；第二是夾緊，沒(méi)有規則的夾緊面，同時(shí)不同的頂尖形狀各異，要使車(chē)具具有通用性，車(chē)具必須具有適應不同工件的柔性；第三是工件的不平衡性，在設計車(chē)具時(shí)必須有可調整的配置設置；第四是在旋轉的主軸上采用液壓自動(dòng)夾緊，主軸設置旋轉編碼器，以適應車(chē)螺紋功能，車(chē)具設置夾緊油缸。

　　3 結束語(yǔ)

　　本機床已交付用戶(hù)使用，其性能已達到設計要求。圖紙經(jīng)完善后開(kāi)始投入小批量生產(chǎn)，并參加了2010年在北京舉辦的第十屆國際機床博覽會(huì )，得到廣泛好評。

　　參考文獻：

　　[1]張振國，數控機床的結構與應用[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2010

　　王愛(ài)玲，現代數控機床[M]，北京：國防工業(yè)出版社，2008